KR20190030546A - 내부는 다수의 공극이 형성되어 탄성을 가지며 외부는 밀집한 구조로 형성되어 내부 보다 상대적으로 높은 경도를 갖는 물품을 제조하는 데에 적합한 신규한 우레탄 발포 공정 - Google Patents

Abstract

본 발명은 우레탄 발포기 분야에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 내부는 다수의 공극이 형성되어 탄성을 가지며 외부는 밀집한 구조로 형성되어 내부 보다 상대적으로 높은 경도를 갖는 물품을 제조하는 데에 적합한 신규한 우레탄 발포 공정에 관한 것이다. 본 발명에 따른 우레탄 발포 공정은 내부에 반응실(300)이 형성되어 있고, 상기 반응실(300)의 외측으로 폴리올 공급 노즐(100)과 이소시아네이트 공급 노즐(200)이 형성되어 있으며, 그 하부로 상기 폴리올 공급 노즐(100)을 통해 공급된 폴리올 주제 원액과 상기 이소시아네이트 공급 노즐(200)을 통해 공급된 이소시아네이트 주제 원액이 배합되어 하부로 토출되게 하는 토출구(500)가 형성되어 있고, 상기 토출구(500)의 내부에는 상단에 장착되어 있는 모터(400)의 도움으로 회전 가능하게 배치되어 있는 교반용 임펠러(600)가 형성되어 있는 우레탄 발포기를 이용하여 발포하되, 상기 폴리올 주제의 원액에는 탄산칼슘/황산바륨과 액상의 프레온을 첨가하여 배합하는 공정이 선행하여 이루어진다. 상기 탄산칼슘 및 액상의 프레온은 폴리올 성분 100중량부에 대하여 1~10중량부의 양으로 배합되고, 상기 탄산칼슘과 액상의 프레온은 1:1 내지 1:3의 중량비로 배합된다.

Description

내부는 다수의 공극이 형성되어 탄성을 가지며 외부는 밀집한 구조로 형성되어 내부 보다 상대적으로 높은 경도를 갖는 물품을 제조하는 데에 적합한 신규한 우레탄 발포 공정 {A new urethane foam process suitable for producing an article having a relatively high hardness than that of the inside having a lot of voids}

본 발명은 우레탄 발포기 분야에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 내부는 다수의 공극이 형성되어 탄성을 가지며 외부는 밀집한 구조로 형성되어 내부 보다 상대적으로 높은 경도를 갖는 물품을 제조하는 데에 적합한 신규한 우레탄 발포 공정에 관한 것이다.

종래부터 폴리우레탄 폼은, 그 우수한 단열성이나 접착성을 이용하여, 주로 단열 부재로서 건축용 내외벽재나 패널 등의 단열, 금속 사이딩이나 전기 냉장고 등의 단열, 빌딩ㅇ맨션ㅇ냉동 창고 등의 구체 (軀體), 벽면, 천정, 지붕 등의 단열 및 결로 방지, 수액 파이프 등의 단열에 실용되고 있다. 또, 이러한 폴리우레탄 폼은, 일반적으로 폴리올 성분에 발포제, 추가로 필요에 따라 촉매나 정포제 (整泡劑), 난연제 등의 각종 보조제를 배합한 폴리올 배합액 (프레믹스액) 과, 이소시아네이트 성분을, 혼합 장치에 의해 연속적으로 또는 단속적으로 혼합하여 폴리우레탄 폼용 발포성 조성물로 하고, 이것을 슬래브 발포법, 주입 발포법, 스프레이 발포법, 라미네이트 연속 발포법 등의 방식에 의해 발포, 경화시킴으로써 제조되고 있다.

우레탄 산업에서의 대표적인 성형기술은 고온경화와 저온경화 기술이 있다. 고온 경화로 성형된 폼은 여러 측면에서 고밀도 연질 슬래브폼과 유사한 반면, 저온경화로 성형된 폼은 고밀도 연질 슬래브폼과는 다르고 천연고무 라텍스폼과 유사하다. 저온 경화 성형은 최근에 개발된 기술로서 반발탄성율이 60%이상이 되어 이 기술로 생산된 폼을 일컬어 고탄성폼이라고 한다. 저온경화 폼은 저압 발포기 또는 고압 발포기에 의해서 생산되며, 발포반응이 빠르기 때문에, 발포기의 토출량은 충분히 커야한다.

종래의 기술로는 도 5에 도시된 바와 같이 공극이 전체적으로 균일한 형태의 연질의 우레탄 폼이 생성되거나 그 반대로 공극의 수가 밀집된 형태의 경질의 우레탄 폼이 생성되는 한계가 있어 연질의 내부와 경질의 외부를 구성하기 위해서는 별도의 공정을 거쳐서 제조하여 왔다.

대한민국 특허등록 제10-1290511호 (2013년07월22일 등록, 발명의 명칭 "2013년07월22일")

본 발명은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 내부는 탄성을 가지며 외부는 내부 보다 상대적으로 높은 경도를 갖는 우레탄 폼 형태의 물품을 하나의 공정으로 제조할 수 있는 우레탄 발포 공정을 제공하는 데에 있다.

상기 및 그 밖의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은,

내부에 반응실(300)이 형성되어 있고, 상기 반응실(300)의 외측으로 폴리올 공급 노즐(100)과 이소시아네이트 공급 노즐(200)이 형성되어 있으며, 그 하부로 상기 폴리올 공급 노즐(100)을 통해 공급된 폴리올 주제 원액과 상기 이소시아네이트 공급 노즐(200)을 통해 공급된 이소시아네이트 주제 원액이 상기 반응실(300)에서 배합되어 하부로 토출되게 하는 토출구(500)가 형성되어 있고, 상기 토출구(500)의 내부에는 상단에 장착되어 있는 모터(400)의 도움으로 교반용 임펠러(600)가 회전 가능하게 배치되어 상기 반응실로부터의 배합물이 교반되어 상기 토출구(500)를 통해 토출되게 하는 우레탄 발포기를 이용하여 발포하되,

상기 폴리올 주제의 원액에는 탄산칼슘/황산바륨과 액상의 프레온을 첨가하여 배합하는 공정이 선행하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 우레탄 발포 공정을 제공한다.

본 발명에 있어, 상기 교반용 임펠러(600)는 3000rpm 이상의 속도로 회전 구동되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어, 상기 탄산칼슘 및 액상의 프레온은 폴리올 성분 100중량부에 대하여 1~10중량부의 양으로 배합되고, 상기 탄산칼슘과 액상의 프레온은 1:1 내지 1:3의 중량비로 배합되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어, 상기 토출구(500)의 측면으로는 안료가 공급되게 하는 하나 이상의 안료공급노즐(700)이 형성되고 있고, 상기 안료공급노즐(700)은 각각의 안료저장소로부터 안료가 압력식으로 공급되는 구성을 갖는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어, 상기 우레탄 발포기로부터 발포된 발포체는 원하는 성형틀에 발포되어 1 시간 내지 3시간 동안 방치되어 최종적으로 만들어지는 물품의 내부의 경도 보다 높은 외부의 경도를 갖는 물품이 제조되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 도 4를 통해 확인되는 바와 같이 내부에는 다수의 공극이 형성되어 탄성을 가지며 외부는 밀집한 구조로 형성되어 내부 보다 상대적으로 높은 경도를 갖는 물품이 하나의 공정으로 형성되는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에서 사용되는 우레탄 발포기의 요부를 촬영한 사진이다.
도 2는 도 1의 우레탄 발포기의 토출구에 적용되어 있는 교반용 임펠러의 사진이다.
도 3은 본 발명에 따라 제조하고자 하는 물품에서의 탄성 이동 모습을 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명에 따라 제조된 물품의 단면을 쵤영한 사진이다.
도 5는 종래의 발포 공정에 따라 제조된 물품의 셀 구조를 촬영한 사진이다.

이하, 본 발명은 첨부된 예시 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명된다. 본 발명을 설명함에 있어서, 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다. 또한, 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 도면부호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

도 1 내지 도 4는 본 발명을 나타낸다. 특히, 도 1은 본 발명에서 사용되는 우레탄 발포기의 요부를 촬영한 사진이고, 도 2는 도 1의 우레탄 발포기의 토출구에 적용되어 있는 교반용 임펠러의 사진이며, 도 3은 본 발명에 따라 제조하고자 하는 물품에서의 탄성 이동 모습을 보여주는 도면이고, 도 4는 본 발명에 따라 제조된 물품의 단면을 촬영한 사진이다.

먼저, 도 1을 참조하여, 본 발명에 따른 우레탄 발포 공정은 본 발명의 일부에 속하는 우레탄 발포기를 통해 이루어진다.

본 발명의 일부에 속하는 우레탄 발포기는 액체 원료 공급 실린더(도시되어 있지 않음)에 따라 선택적으로 개방 또는 폐쇄되는 구조의 폴리올 공급 노즐(100)과 이소시아네이트 공급 노즐(200)을 갖는다. 상기 폴리올 공급 노즐(100)과 이소시아네이트 공급 노즐(200)은 대체로 서로 대향되게 본체에 장착 고정된다.

상기 폴리올 공급 노즐(100)과 이소시아네이트 공급 노즐(200)이 서로 마주보는 본체측 내부에는 폴리올 공급 노즐(100)로부터의 폴리올 주제 원액과 이소시아네이트 공급 노즐(200)로부터의 이소시아네이트 주제 원액이 분사된 후 서로 충돌하여 이들이 순간적으로 혼합되게 하는 반응실(300)이 마련된다.

상기 반응실(300)의 하부로는 폴리올 공급 노즐(100)로부터의 폴리올 주제 원액과 이소시아네이트 공급 노즐(200)로부터의 이소시아네이트 주제 원액이 배합되어 하부로 토출되게 하는 토출구(500)가 마련된다.

이와 함께 상기 토출구(500)의 내부에는 특히 도 2에 도시된 바와 같이 폴리올 공급 노즐(100)로부터의 폴리올 주제 원액과 이소시아네이트 공급 노즐(200)로부터의 이소시아네이트 주제 원액의 배합이 온전하게 이루어지게 하는 교반용 임펠러(600)가 설치된다.

이때, 상기 교반용 임펠러(600)는 상기 반응실(300)의 상부에 마련되어 있는 구동모터(400)의 도움으로 회전 가능하게 배치된다. 상기 교반용 임펠러(600)는 상기 구동 모터(400)의 도움으로 그 회전수가 임의로 조절되게 구성된다.

상기 교반용 임펠러(600)는 도 2에 도시된 바와 같이 다수의 교반 날개가 형성되어 폴리올 공급 노즐(100)로부터의 폴리올 주제 원액과 이소시아네이트 공급 노즐(200)로부터의 이소시아네이트 주제 원액의 배합이 보다 원활하게 수행되게 한다.

상기 폴리올 주제의 원액에는 폴리올 이외에도 탄산칼슘 또는 황산바륨과 액상의 프레온이 함께 배합된다.

이때, 상기 탄산칼슘 및 액상의 프레온은 폴리올 성분 100중량부에 대하여 1~10중량부의 양으로 배합된다. 보다 바람직하게는 상기 탄산칼슘 및 액상의 프레온은 폴리올 성분 100중량부에 대하여 2~5중량부의 양으로 배합되는 것이 바람직하다. 폴리올에 배합되는 상기 탄산칼슘과 액상의 프레온의 양이 상기한 양보다 적게 배합되면 최종적으로 제조되는 물품의 내부 발포성이 떨어지게 되고 반대로 상기한 양보다 적게 배합되면 최종적으로 제조되는 물품의 외부 경도가 떨어져 원하는 물품을 얻기 곤란하게 된다.

또한, 상기 폴리올에 배합되는 상기 탄산칼슘과 액상의 프레온은 1:1 내지 1:3의 중량비로 배합된다. 탄산칼슘의 양이 액상의 프레온 보다 많아지게 되면 전체적으로 안정적인 물품을 얻기가 곤란하며 액상의 프레온이 상기한 양보다 많아지게 되면 최종적으로 제조되는 물품의 외부 경도를 얻을 수 없게 된다.

다시 도 1을 참조하면, 본 발명의 추가적 구성으로 상기 토출구(500)의 측면으로는 안료가 공급되게 하는 하나 이상의 안료공급노즐(700)이 형성되고 있고, 상기 안료공급노즐(700)은 각각의 안료저장소로부터 안료가 압력식으로 공급되는 구성된다. 이를 통해 원하는 색상의 우레탄 폼 형태의 물품이 하나의 공정으로 제조되는 장점이 제공된다.

또한, 본 발명에서는 본 발명의 일부에 속하는 상기한 우레탄 발포기를 통해 발포된 발포체는 원하는 성형틀에 발포되어 1시간 내지 3시간 동안 방치하면 도 3과 같이 처음에는 전체적으로 균일한 공극을 갖는 연질 재질의 우레탄 폼 형태의 물품 형태에서 시간이 흐르면서 경화되는 과정을 거치면서 내부의 공극은 극대화되고 외부는 밀집되어진 상태의 물품이 형성된다.

도 4는 폴리올 주제의 원액에 탄산칼슘과 액상의 프레온을 폴리올 성분 100중량부에 대하여 4중량부의 양으로 배합하고 탄산칼슘과 액상의 프레온을 1:2의 중량비로 배합하고 교반용 임펠러(600)를 3500rpm으로 하여 원하는 성형틀에 발포한 후 2시간 동안 방치하여 제조한 우레탄 폼 형태의 물품의 모습의 단면을 촬영한 것이다. 도 4의 사진을 통해, 본 발명의 단일 공정으로 내부는 다수의 공극이 형성되어 탄성이 극대화되고 외부는 밀집된 구조를 갖는 물품이 만들어짐을 확인할 수 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 구체예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

100 : 폴리올 공급 노즐
200 : 이소시아네이트 공급 노즐
300 : 반응실
400 : 구동 모터
500 : 토출구
600 : 교반용 임펠러
700 : 안료 공급 노즐

Claims (5)

1. 내부에 반응실(300)이 형성되어 있고, 상기 반응실(300)의 외측으로 폴리올 공급 노즐(100)과 이소시아네이트 공급 노즐(200)이 형성되어 있으며, 그 하부로 상기 폴리올 공급 노즐(100)을 통해 공급된 폴리올 주제 원액과 상기 이소시아네이트 공급 노즐(200)을 통해 공급된 이소시아네이트 주제 원액이 상기 반응실(300)에서 배합되어 하부로 토출되게 하는 토출구(500)가 형성되어 있고, 상기 토출구(500)의 내부에는 상단에 장착되어 있는 모터(400)의 도움으로 교반용 임펠러(600)가 회전 가능하게 배치되어 상기 반응실로부터의 배합물이 교반되어 상기 토출구(500)를 통해 토출되게 하는 우레탄 발포기를 이용하여 발포하되,
   상기 폴리올 주제의 원액에는 탄산칼슘/황산바륨과 액상의 프레온을 첨가하여 배합하는 공정이 선행하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 우레탄 발포 공정.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 교반용 임펠러(600)는 3000rpm 이상의 속도로 회전 구동되는 것을 특징으로 하는 우레탄 발포 공정.
3. 제 1항에 있어서,
   상기 탄산칼슘 및 액상의 프레온은 폴리올 성분 100중량부에 대하여 1~10중량부의 양으로 배합되고, 상기 탄산칼슘과 액상의 프레온은 1:1 내지 1:3의 중량비로 배합되는 것을 특징으로 하는 우레탄 발포 공정.
4. 제 1항 내지 제 3항 중의 어느 한 항에 있어서,
   상기 토출구(500)의 측면으로는 안료가 공급되게 하는 하나 이상의 안료공급노즐(700)이 형성되고 있고, 상기 안료공급노즐(700)은 각각의 안료저장소로부터 안료가 압력식으로 공급되는 구성을 갖는 것을 특징으로 하는 우레탄 발포 공정.
5. 제 1항내지 제 3항 중의 어느 한 항에 있어서,
   상기 우레탄 발포기로부터 발포된 발포체는 원하는 성형틀에 발포되어 1 시간 내지 3시간 동안 방치되어 최종적으로 만들어지는 물품의 내부의 경도 보다 높은 외부의 경도를 갖는 물품이 제조되는 것을 특징으로 하는 우레탄 발포 공정.

Images